非富勒烯有机受体/共轭聚合物太阳能电池的研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaihoufu
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能源问题和环境问题成为人类在21世纪必须要解决的两大问题。能源问题的解决目前最可靠也最有希望的途径是对新型能源的利用。其中,太阳能因为其自身其它能源无法比拟的优点,已被公认是未来解决能源问题的最好办法之一。太阳能电池在近些年的发展也让人们对此满怀信心。目前,无机太阳能电池已大规模商业应用,而有机聚合物太阳能电池的应用还有一些问题需要克服,当前急需从新型材料的开发和器件的设计和制备上寻求突破。对于聚合物太阳能电池,发展至今,研究人员已经开发出了多种性能优异的电子给体材料,而电子受体材料一直以来主要都是用富勒烯及其衍生物类材料,且被证明是目前为止最成功的。  非富勒烯电子受体材料相比富勒烯类材料拥有在可见光光谱中更加宽广的吸收范围、能级更易调节、合成简便、加工成本更低、溶解性能更加优异等重要特点。本文的工作是基于非富勒烯电子受体的太阳能电池器件的研究。首先,本文介绍了两种成功设计合成的非富勒烯电子受体材料 PPDI-DT-TT和 DTBDT-T-PTIC16,并对材料的各种相关特性做了测试研究,对其作为电池活性层受体材料的器件性能和影响其性能的关键因素做了研究。利用这两种材料,优化各种器件制备过程中的条件,制备出了光电转换效率有意义的电池器件。  然后,针对本论文中基于非富勒烯电子受体的太阳能电池器件出现的电流密度不高的现象,从迁移率的测试角度入手,分析了非富勒烯电子受体的结构因素和聚集特点两个方面的原因,试图对其与给体材料共混后迁移率降低的原因给出解释。  最后,结合有机太阳能电池中两种特殊结构的太阳能电池:钙钛矿太阳能电池和宽光谱太阳能电池,从非富勒烯电子受体的特点尤其是成本低和更易调节的能级,阐述了非富勒烯电子受体可能在这两种结构的电池中能发挥的作用。这对于非富勒烯电子受体,同样是一个有意义的探索。
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